石油工业从诞生到现在的近一个半世纪里，经历了翻天覆地的变化，除了表现出一般工业发展的基本规律和特征之外，更由于石油资源本身的特殊性和石油工业重要的经济、政治、军事意义，呈现出如下特征。
（1）高投入、高风险、高回报。
由于石油资源在地下蕴藏情况的复杂性和人类科学技术水平的限制，石油勘探迄今仍是一项需要极大资金投入而未来收益具有高度不确定性的风险投资行业。但也正是因此，石油工业成为一旦成功就能获得极大投资回报的高利润行业。正所谓高投入、高风险、高回报。
第二次世界大战结束时，一般勘探井（野猫井）的成功率仅为1%，但一旦获得成功，所获利润同投资的比率可以高达千倍之多。直到今年，即使技术最为先进的西方大石油公司每年所钻勘探井的成功率平均也仍不到50%。除了上述商业风险外，石油公司还会面临潜在的政治风险，例如资源国政府做出对石油公司投资和经营环境不利或预料之外的政策调整（产权、财政政策等的改变）。即使如此，石油公司仍然愿意“铤而走险”，决不会放过任何一个可能的机会。因为，石油工业的利润是如此巨大，成为各家石油公司无法拒绝的诱惑。甚至在东道国要求获得风险勘探后利润的85%～90%的情况下，国际各大石油公司依然会坚持在该国从事油气业务。这也表明了石油勘探和开发中的利润是多么可观。
（2）产业垄断性。
同其他行业相比，石油行业形成集中垄断的时间最早、垄断程度较高、企业规模较大。西方最大的50家垄断工业公司中，石油及与石油相关的企业占据了30多家。而在2006年世界500强的前10名中，石油公司就占据了5席之多。并且，石油行业的资本密集度和石油开采的高额成本也成为许多公司想进入该行业的天然壁垒。从某种意义上讲，石油产业的垄断性特征与其投资巨大、风险较高、利润极丰的基本特征密切相关。除非资金雄厚、技术人才密集的大型或特大型企业或是借助于国家资本的企业集团，一般的企业很难经营得起。
一个多世纪以来，石油公司通过垄断形成的垄断价格赚取了巨额利润。事实上，从19世纪70年代直到今天，国际石油价格在某种意义上一直都是“垄断价格”。
19世纪70年代中叶，洛克菲勒集团率先完成了对美国和世界石油工业的独家垄断，并在1882年组成了资本主义世界里的第一个托拉斯。此后，虽然这一独家垄断局面由于其他垄断集团的出现而进入了“寡头垄断”、“垄断竞争”或“不完全竞争”阶段，参与成员也不断变化，但其基本的性质却始终未变。尤其是在1928—1973年这一段时期，石油七姊妹对国际石油产业进行了长达45年之久的垄断统治，左右国际石油价格，对行业的发展产生了十分重大的影响。70年代中期，以OPEC为主的第三世界石油资源国收回石油主权后，曾一度出现过OPEC主导世界石油价格的局面。直到1986年之后，才逐渐形成了美、英等发达国家的主要跨国石油公司与OPEC中的沙特阿拉伯等六个主要国家共同影响国际石油行业的寡头垄断局面。
然而，这种垄断又恰恰是在激烈的竞争过程中形成的。垄断非但没有消灭竞争和斗争，反而使竞争和斗争更加激烈。这种竞争和斗争主要包括垄断集团同广大的中小生产者的竞争和斗争，垄断集团同力图挤入垄断者行列的新兴起的大石油公司间的竞争和斗争以及各垄断集团之间的竞争和斗争。
（3）资源不可再生性和分布不均衡性。
石油产业属于资源采掘型产业，生存发展受到石油资源的约束。主要反映在两个方面：一是因为石油资源的有限性及不可再生性；二是一块油藏的产量具有随着开采而逐步递减的规律。这意味着其可持续发展必须依靠新增储量的接替，其成长性也体现在这一点。因此，石油资源占有量对于各家石油公司以至各个国家的重大意义不言自明。
然而，世界油气资源分布极不均衡。以OPEC为代表的少数产油国占据了世界绝大部分的已探明油气资源。而世界石油的主要消费地则是石油储量相对较少的发达国家和发展中国家。这种石油产、销之间的地域性差别，构成了极为复杂的石油地缘结构，使得石油产业同国际政治产生了千丝万缕的联系，并由此引发了一系列的问题与冲突。
（4）战略属性。
进入20世纪以来，石油逐渐成为世界军用、民用各类交通工具不可替代的能源，尤其是在第二次世界大战以后，进一步成了许多国家的主要能源和新兴的石油化学工业的重要原材料，是各国经济、政治、军事及日常生活稳定的基础和保障。但由于石油资源的有限性和不可再生性，以及资源分布的不均衡，使得各国对石油资源的争夺愈发激烈，其战略属性由此凸显。
从1859年世界现代石油工业建立到19世纪末，石油不过是一种新兴的作照明用的矿物燃料。19世纪80年代前后，人类发明了以石油为能源的内燃机。随后在19世纪80年代到20世纪初，人类相继发明了以燃油内燃机为发动机的汽车、飞机等新型交通及军事运载工具和武器，并把石油用作战车、军舰的燃料。石油成了平时关系到一国的综合国力，战时关系到一国胜败存亡的重要战略物资，成了各大国必争的资源。第二次世界大战后，石油的重要军事地位进一步加强，同时由于其用途扩大到发电、采暖等许多方面，在各国一次能源消费中所占比重逐步上升，成为世界主要能源。随着科学技术的进步，石油和天然气又成为世界新兴的、关系到各国社会生活各个方面及产值以千亿美元计的石油化工工业的主要原料，更成了各国须臾不可短缺的重要物资。因此，石油的商品属性日渐淡化，而其关系到一个国家整体经济与国防安全的战略属性却日益增强。
（5）政治属性。
由于石油及其产品的广泛用途，关系到一个国家的国计民生，因而决定了其具有很强的政治属性。第二次世界大战之后的半个多世纪中，特别是进入21世纪以来，保证本国石油供应、取得石油资源和建立本国的石油工业已成为各国政府密切关注的重要问题。
除美国外，世界各主要发达国家的石油工业和主要的石油公司基本上都是在各国政府的大力扶植甚至直接参与下建立起来的，并且从一开始就直接或间接地负有保证本国石油供应的明确责任，例如，英国石油公司、法国的道达尔公司和埃尔夫公司以及意大利的埃尼集团等，至于曾经发挥过重大作用的日本石油公团则更是日本政府设立的一个为保证日本石油供应的官方机构。即使一贯被认为是私人公司的美国石油公司，其所开展的每一项重大海外活动也无不是秉承美国政府的意志并且在美国政府的政治、经济、外交甚至军事的大力支持下才得以发展的。此外，以OPEC为主的各发展中国家的石油公司，绝大多数也都是这些国家为维护本国利益而建立起来的国有公司。
实际上，从21世纪开始以来，世界石油工业的活动和发展已同世界各国对内对外的各种经济、政治、社会、外交、军事政策和活动紧密地联系在一起，成为各国实现本国国家目标的一种重要工具。世界上没有不支持本国石油工业发展的国家，也不存在不靠国家的支持而建立和发展起来的石油工业，由此就必不可免地造成了各国政府的石油政策及其每一重大变动，必然迅速地对这些国家的石油工业和石油市场，乃至世界石油工业和国际石油市场产生重大的影响。
（6）科技是决定石油工业发展和命运的根本力量。
科学技术的进步，从根本上改变着石油工业的面貌。19世纪中叶，由于当时科学技术的局限性，石油仅能作为一种照明用的普通矿物资源。随着内燃机等重大科技发明，石油的重要价值才被逐步发现，成为整个20世纪至21世纪人类社会不可替代的重要能源。因此，可以说相关产业的科技水平成了石油工业发展的前提条件。
1860—2005年世界原油产量变化趋势而石油工业自身的科技水平也同样主导着石油工业的命运。第一次石油科学技术革命发生在20世纪20—30年代，石油工业由初始阶段进入了大发展时期。先进技术的使用，使石油勘探与开采从仅仅利用油气苗、山沟河谷的露头确定井位，发展到在背斜理论指导下找油开井的阶段，原油产量大幅提升，也极大地带动了石油及相关行业的发展。
时间全球年产油量新理论新技术第一次技术革命1920—1930年由9437万吨上升至19316万吨石油地质由找油苗露头转入地下，开始采用地震反射波法，发现一批背斜构造油藏；采油以MER（最大有效产量）概念为主；钻井以内燃机作为动力，有了牙轮钻头第二次技术革命1960—1970年由10亿吨上升至20亿吨板块构造理论、有机地球化学、现代沉积学的进展发现一批岩性地层油藏；开始应用计算机；二次采油以强化注水为主，有了油藏工程概念；热采工业化；钻井采用喷射钻井，开始有定向井，海上油田出现新技术革命当代维持30亿吨左右计算机、信息技术影响深远，油气系统、盆地模拟、油藏描述、数值模拟大量采用；水平井、分支井技术得到发展；地震分辨率不断提高，非地震勘探方法重新兴起；化学驱油在中国取得突破；海洋石油大发展；全球信息高速公路、互联网络的应用，数字化虚拟现实技术的引入将使科技面貌大改观
三次技术革命及其给世界石油产业带来的变化20世纪60—70年代，在世界主要发达国家，石油逐渐取代了煤，成为各国最为重要的能源。石油工业的科技创新也层出不穷，形成石油“新技术群”，极大地促进了行业的发展，使石油工业经历了第二次科学技术革命。
自80年代中期开始，以信息技术应用为主要特征，并与生物工程、新材料技术相结合的第三次技术革命一直延续至今，并仍在向纵深发展，其影响将更加深远。
随着石油生产向深度和广度发展以及科学技术自身的进步，仅靠单一学科已很难解决客观实际问题，这就要求加强多学科的综合和各有关部门之间的配合，多学科工作团组概念随之出现。多学科工作团组一般由地质、地球物理、油藏工程、钻井工程、测井、采油和地面工程人员组成，并组织研究、协调各部门之间的配合，实施各种调整方案。在石油开采日益复杂的今天，这种方式具有极大的优势，尤其是在老油田开发和提高采收率的应用方面越来越受重视。很多油田都因此取得了明显的产量和经济效益提升。
综合集成在现代石油科技中意味着从企业组织各个部分，综合原始数据和信息，将不同人员的知识、技能和思想有机地集成起来，在较少的时间内做出更好的决策。能做到这一点的企业凭着发达的信息整合处理能力，大大提升了运营效率，控制运营成本，并成为具有极强竞争力的石油企业。
此外，盆地模拟、油藏表征、油藏经营、高分辨率地震勘探、三维及四维地震勘探、层析成像、核磁测井、油气混相输送、油气生产自动化与优化运行、远程生产、深海作业等新概念、新理论、新工艺、新方法层出不穷，使石油技术革新进步达到了前所未有的速度，深刻影响了石油工业的生产、经营以至工作方式和思想观念，极大地改变着今天石油工业的面貌。
